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，为了预防市民与军队哗变，他们并没有通知大多数人此事。
大约午夜时分，奥斯曼营地的基督徒走近城墙，宣布将在第二天从发动最后的陆海总攻，此消息很快便传遍整个城市并使得城内居民惊恐万分，他们纷纷跑进教堂内惶惶不安地守夜。迪多见状，有预兆地率先率领他的舰队撤退到港口。这一消息传出后，恐慌进一步蔓延。在没有任何进一步消息的情况下，塞萨洛尼基民众认为威尼斯正准备抛弃他们并逃离此城，结果一些当地征召的守军干脆就此放弃他们在城墙上的阵地，回到了自己的家中。
1430年3月1日的黎明时分，奥斯曼在鲁米利亚贝勒贝伊锡南帕夏的指挥下发动了进攻，且苏丹穆拉德二世本人御驾亲征。他们带来攻城工具、云梯和木板，并用它们来破坏城墙；期间奥斯曼弓箭手发挥了重要作用，因为他们能够压制守城者，并击中许多试图躲在城垛上窥视的人，导致防御者的大部分回击都是盲击。
但守军并没有坐以待毙，虽然他们大多数反击都无济于事，但一批用着总督府提供的新式火器的士兵却创造了不俗的战绩：他们手持的类似于火门炮的细长管火器，也就是后世通称的火枪，即使是盲击，也在一直击穿奥斯曼士兵，甚至是耶尼切里的铠甲，使得一名又一名的奥斯曼士兵倒下。
但颓势不是几队不成熟的火枪手能挽回的，随着锡南帕夏大喝着：“阿拉至大！苏丹万岁！加齐勇士们，给我冲锋！”如同潮水般涌来的奥斯曼士兵很快吞噬了这些守军。终于在围攻的第四个小时，沿着城墙的奥斯曼军队已成功突围了数处。第一批奥斯曼军队爬上了几乎无防御能力的东侧城墙。威尼斯守军终于彻底崩溃，他们尽其所能地逃到港口。许多人设法逃到了迪多的船上，然后随着船只逃到了威尼斯在东地中海的其他领地。但大多数人就没有那么幸运：仅在桨帆船威尼斯船员中就失去了270多人，包括保罗·康塔里尼公爵的儿子和其中一艘桨帆船的船长在内的一些高级官员也纷纷死亡。
当这些难民抵达威尼斯后，威尼斯的内格罗蓬特领事向威尼斯本土发送了一封信，以提供关于围攻的详细信息。在返回威尼斯后，两名原驻守塞萨洛尼基的威尼斯指挥官，也就是安德烈亚·莫塞尼戈和安德烈亚·多纳托，被指控过失并被监禁。虽说不到半年，他们就被无罪释放，重新活跃于军政界。
随后，奥斯曼就按照以往对长期不降的城市之惯例，掠夺这座城市长达三天之久，城内老幼妇孺尽皆被屠杀，教堂被大批大批地改建为清真寺。根据当时亲自遭遇这一切的史学界约翰·阿纳格诺斯特斯的记载，当时共有7000多名居民被俘虏，并在巴尔干和安纳托利亚的奴隶市场上被出售，尽管其中许多人随后被塞尔维亚专制公布兰科维奇赎回。而这座城市的许多古迹在这场洗劫中更是遭受了严重破坏，尤其是圣迪米特里教堂——那些新月教士兵们将内部的珍贵物与隐藏宝藏纷纷洗劫一空，即使它后来被苏丹亲自下令归还于基督徒，也已是破败不堪的模样了。当苏丹下令将大理石部分剥离，并把他们带到当时奥斯曼的首都埃迪尔内铺设浴室时，城市古迹的损害更是雪上加霜。
直到第四天，苏丹穆拉德才亲自进城，并在塞萨洛尼基第一座由正教教堂改建的清真寺里祈祷，随后他便宣布恢复秩序，将占领居民房屋的士兵进行驱逐，并归还原本的主人。可历经洗劫后的城市只剩下2000名居民幸存，其中大多数人后来都皈依了伊斯兰教。而后苏丹很快便采取措施重新填满这座城市：他承诺，任何返回该城居住的居民，都会把他们的财产物归原主，甚至在某些情况下会亲自赎回俘虏。除此之外，苏丹还安置了住在马其顿的其他地区的穆斯林与基督徒，大量空屋尽被没收并交给定居者。其中突厥人主要定居在上城以便于他们可以更好地控制该城，就像他们曾经在以基督徒为主的城市里所做的那样。
“1430年的3月初，塞萨洛尼基在哀嚎痛哭，我作为这一切的目击者、曾经的奥斯曼俘虏，亲眼目睹了这惨痛的一切。即使我现在已经可以在塞萨洛尼基的庄园宅邸安稳入眠，也不时回忆起那噩梦般的一切。感谢圣父，感谢荣光加身的巴西琉斯，如果不是我们伟大的‘世界光复者’，不知道这座城市还会在异教徒手里沉沦多少年。”多年以后，已经是帝国元老院一员的史学家约翰·阿纳格诺斯特斯，在他的专著《论塞萨洛尼基的最后陷落》的末尾，如此写道。
P.S.：本章参考资料：正史上约翰·阿纳格诺斯特斯（Anagnostes，即Reader）的专著《论萨洛尼卡的最后陷落》